java 线程安全问题之静态变量、实例变量、局部变量
java多线程编程中，存在很多线程安全问题，至于什么是线程安全呢，给出一个通俗易懂的概念还是蛮难的，如同《java并发编程实践》中所说：
给线程安全下定义比较困难。存在很多种定义，如：“一个类在可以被多个线程安全调用时就是线程安全的”。
此处不赘述了，首先给出静态变量、实例变量、局部变量在多线程环境下的线程安全问题结论，然后用示例验证。
静态变量：线程非安全。
静态变量即类变量，位于方法区，为所有对象共享，共享一份内存，一旦静态变量被修改，其他对象均对修改可见，故线程非安全。
实例变量：单例模式（只有一个对象实例存在）线程非安全，非单例线程安全。
实例变量为对象实例私有，在虚拟机的堆中分配，若在系统中只存在一个此对象的实例，在多线程环境下，“犹如”静态变量那样，被某个线程修改后，其他线程对修改均可见，故线程非安全；如果每个线程执行都是在不同的对象中，那对象与对象之间的实例变量的修改将互不影响，故线程安全。
局部变量：线程安全。
每个线程执行时将会把局部变量放在各自栈帧的工作内存中，线程间不共享，故不存在线程安全问题。
静态变量线程安全问题模拟：
/**
* 线程安全问题模拟执行
* ------------------------------
* 线程1 | 线程2
* ------------------------------
* static_i = 4; | 等待
* static_i = 10; | 等待
* 等待 | static_i = 4;
* static_i * 2; | 等待
* -----------------------------
* */
public class Test implements Runnable
{
private static int static_i;//静态变量
public void run()
{
static_i = 4;
System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName()
+ "]获取static_i 的值:" + static_i);
static_i = 10;
System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName()
+ "]获取static_i*3的值:" + static_i * 2);
}
public static void main(String[] args)
{
Test t = new Test();
//启动尽量多的线程才能很容易的模拟问题
for (int i = 0; i < 3000; i++)
{
//t可以换成new Test(),保证每个线程都在不同的对象中执行，结果一样
new Thread(t, "线程" + i).start();
}
}
}
根据代码注释中模拟的情况，当线程1执行了static_i = 4; static_i = 10; 后，线程2获得执行权，static_i = 4; 然后当线程1获得执行权执行static_i * 2; 必然输出结果4*2=8，按照这个模拟，我们可能会在控制台看到输出为8的结果。
[线程22]获取static_i*2的值:20
[线程28]获取static_i 的值:4
[线程23]获取static_i*2的值:8
[线程29]获取static_i 的值:4
[线程30]获取static_i 的值:4
[线程31]获取static_i 的值:4
[线程24]获取static_i*2的值:20
看红色标注的部分，确实出现了我们的预想，同样也证明了我们的结论。
实例变量线程安全问题模拟：
public class Test implements Runnable
{
private int instance_i;//实例变量
public void run()
{
instance_i = 4;
System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName()
+ "]获取instance_i 的值:" + instance_i);
instance_i = 10;
System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName()
+ "]获取instance_i*3的值:" + instance_i * 2);
}
public static void main(String[] args)
{
Test t = new Test();
//启动尽量多的线程才能很容易的模拟问题
for (int i = 0; i < 3000; i++)
{
//每个线程对在对象t中运行，模拟单例情况
new Thread(t, "线程" + i).start();
}
}
}
按照本文开头的分析，犹如静态变量那样，每个线程都在修改同一个对象的实例变量，肯定会出现线程安全问题。
[线程66]获取instance_i 的值:10
[线程33]获取instance_i*2的值:20
[线程67]获取instance_i 的值:4
[线程34]获取instance_i*2的值:8
[线程35]获取instance_i*2的值:20
[线程68]获取instance_i 的值:4
看红色字体，可知单例情况下，实例变量线程非安全。
将new Thread(t, "线程" + i).start();改成new Thread(new Test(), "线程" + i).start();模拟非单例情况，会发现不存在线程安全问题。
局部变量线程安全问题模拟：
public class Test implements Runnable
{
public void run()
{
int local_i = 4;
System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName()
+ "]获取local_i 的值:" + local_i);
local_i = 10;
System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName()
+ "]获取local_i*2的值:" + local_i * 2);
}
public static void main(String[] args)
{
Test t = new Test();
//启动尽量多的线程才能很容易的模拟问题
for (int i = 0; i < 3000; i++)
{
//每个线程对在对象t中运行，模拟单例情况
new Thread(t, "线程" + i).start();
}
}
}
控制台没有出现异常数据。
以上只是通过简单的实例来展示静态变量、实例变量、局部变量等的线程安全问题，
并未进行底层的分析，后续有空再来对线程问题的底层进行剖析。
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